Расчёты шихты для выплавки электростали. Расчёты шихты для выплавки в дуговой печи.

С основной футеровкой стали марки 45Г17Ю3 (с применением

кислорода) и тепловой баланс плавки.

Основное требование к шарикоподшипниковой стали низкое

содержание неметаллических включений (оксидных и сульфидных)

Химический состав (см. приложение табл.1).

 

Таблица №1

Химический состав шихтовых материалов, %

 

Наименование	С	Si	Mn	Cr	AI	Р	S	Зола	Fe	Летучие
компонентов
Углеродистый лом	0,67	0,20	0,32	-	-	0,038	0,041	-	Ост	-
Ферромарганец	6,0	2,0	72,0	-	-	0,30	0,03	-	-	-
Электродный бой	99,0	-	-	-	-	-	-	1,0	-	-
Ферросилиций 75%	0,12	72,0	0,4	-	2,5	0,04	0,03	-	Ост	-
Феррохром	4,0	2,0	0,4	70,0	-	0,05	0,03	-	-	-
Алюминий	-	-	-	-		-	-	-	2,0	-
Силикомарганец	1,0	18,0	67,0	-	-	0,08	0,05	-	Ост.	-

 

Таблица № 2

Состав шлакообразующих материалов, %

 

Наименование	СаО	MgO	SiO2	Аl2Oз	Fе2Oз	CaF2	Р2O5	СО2	Н2O	S	Сr2O3
Известь свежеобожонная	2,0	3,3	2,5	1,0	0,60	-	0,10	0,2	0,2	0,1	-
Железная руда	0,10	0,3	6,25	2,5	90,0	-	0,15	-	0,7	-	-
Плавиковый шпат	0,40	-	3,1	0,2	0,8	95,0	-	0,3	-	0,2	-
Магнезито-хромит	2,0	66,0	6,5	4,0	11,5	-	-	-	-	-	10,0
Магнезит	3,50	90,25	3,45	0,80	2,0	-	-	-	-	-	-
Зола электродов	11,8	-	56,5	31,7	-	-	-	-	-	-	-
Шамот	0,7	0,3	62,0	35,0	2,0	-	-	-	-	-	-

 

Таблица №3

Шихтовые материалы вносят, кг

Наименование	Вес, кг	С	Si	Mn	P	S
Лом углеродистый		0,07	0,20	0,32	0,038	0,041

 

Период плавления шихты.

Во время плавления в печь загружают 2,5% (от веса садки) извести, 0,5% шамотного боя и 1 % железной руды.

Во время плавления окисляются 20% остается углерода в металле Кремний. Угар кремния составляет 70%. Перейдет кремния в шлак 0,20*0,70=0,14 кг.; останется кремния в металле 0,20-0,14=0,06 кг.

Марганец. Угар марганца равен 50%. Перейдет марганца в шлак: 0,32*0,5=0,16 кг.

Фосфор. Угар фосфора составит 60%. Перейдет фосфора в шлак: 0,038*0,6=0,0228 кг.;

останется в металле:

0,038-0,0228=0,0152 кг.

Сера. Можно принять, что сера, содержащаяся в металле, во время плавления не выгорает; сера, вносимая коксом улетучивается.

Железо. Угар железа составит 2,0%. Перейдет в шлак и улетучивается в зоне электрических дуг 98,731 *0,02=1,974 кг.;

останется в ванне 98,731-1,974=96,757 кг.

Расчет кислорода, необходимого для окисления смесей металла в период плавления. Содержание закиси железа, растворенной в металле, определяют по приближенной формуле Феттерса и Чипмана:

[%С] * [%FeO]=O,O 124+0,05 [%С].

 

 

Таблиц№4.

Количество кислорода, необходимого для окисления примесей.

 

Элемент	Окисляется, кг.
Углерод	0,134
Кремний	0,08
Марганец	0,16
Фосфор	0,0152
Железо	1,974
Железо	1,974
Всего:	4,3372

 

В металле, содержащем 1,2% С содержание растворенной закиси железа составит 0,06%.

Так как данные по формуле Феттерса завышены, то принимаем содержание кислорода в металле: 0,0018%. 0,0018*4,5=0,0072% FeO, т.е. приближенно 96*0,0072: 1 00=0,069 кг. FeO, для того потребуется: кислорода 0,0069* 16:72=0,0015 кг, железа 0,0069-0,0015=0,0054 кг. Общая потребность в кислороде 1,974+0,0015=1,9755 кг.

Во введенной железной руде содержится 0,90 кг Fе₂О₃или 0,27 кг кислорода и 0,63 кг железа.

2. Необходимо внести в металл, газообразного кислорода:

1,975-0,27=1,705.

3. Количество железа к моменту растворения составит:

98,731-1,974-0,0054+0,63=97,3 кг.

Состав металла в первой пробе по расплавлении: кг %

Кг %

С-О,536 0,545

Si-0,06 0,06

Мп-0,16 0,16

S-0,041 0,041

Р-0,0152 0,015

FeO-0,0089 0,007

Fe-97,382 99,172

98,201 100,00

Шлак периода плавления.

Поступает в шлак из металла, кг:

Si02 0,06*60:28=0,128

МnO 0,0152*142:62=0,034

Р₂O₅ 0,0152* 142:62=0,034

FeO 1,974*0,12*72:56=0,304

Fе₂O₃ 1,974*0,03* 160: 112=0,084

Поступает в шлак с известью (кол-во извести 2,5 кг) кг:

CaO (2,5*92,0)/100=2,300

MnO (2,5*3,3)/100=0,082

SiO2 (2,5*2,5)/100=0,063

AL2O3 (2,5*1,0)/100=0,025

Fe2O3 (2,5*0,60)/100=0,015

P2O5 (2,5*0,1)/100=0,003

Поступает в шлак с рудой (количество железной руды 1 кг) кг:

CaO (1,0*0,10)/100=0,001

Mg (1,0*0,3)/100=0,003

SiO2 (1,0*6,25)/100=0,063

Al2O3 (1,0*2,5)/100=0,025

P2O5 (1,0*0,15)/100=0,002

 

 

Таблица №5.

Источник поступления окисла	СаО	MgO	Si02	Аl2Оз	FeO	Fе20з	МпО	Р205	Сr20з	Всего
Металл	-	-	0,128	-	0,304	0,084	0,206	0,034	-	0,756
Известь		0,082	0,063	0,025	-	0,15	-	0,003	-	2,488
Шамот	0,003	0,002	0,310	0,175	-	0,010	-	-	-	0,500
Свод	0,002	0,066	0,006	0,004	-	0,012	-	-	0,010	0,100
Падина и стены	0,022	0,541	0,021	0,005	-	-,011	-	-	-	0,600
Железная руда	0,001	0,003	0,069	0,025	-	-	-	0,002	-	0,094
Итого кг	2,328	0,694	0,591	0,234	0,304	0,132	0,206	0,039	0,010	4,538
%	51,36	15,29	13,02	0,5	6,69	2,908	4,53	0,85	0,22	100,0

Fe2O3 (1,0*90,0)100=0,900 (Fe2O3 руда расходуется на окисление примесей).

Поступают в шлак с шамотным боем:

CaO 0,5*0,07=0,003

MgO 0,5*0,003=0,002

SiO2 0,5*0,62=0,310

Al2O3 0,5*0,35=0,175

Fe2O3 0,5*0,002=0,010

Окислительный период плавки.

Углерод (97*0,10)/100=0,097 кг к концу окислительного периода в металле

должно быть углерода приблизительно: 0,097 кг; выгорит 0,536 – 0,097 =

0,439

Марганец. К концу периода останется в металле приблизительно 0,12% Mn или (97*0,16)/100=0,156 кг;

Окислится 0,148-0,155=0,007 кг.

Кремний. При продувке кислородом практически окислится весь кремний, т.е. окислится 041 кг.

Фосфор. Считаем, что к концу окислительного периода в металле останется 0,015% P, или (97*0,015)/100=0,014 кг. окислится 0,015-0,010=0,005 кг.

Сера. Из металла удалено 0,01 кг. серы останется в металле 0,02 кг. серы.

Таблица №6.